[發明專利]以泡沫鎳片為基底的NiO/C復合電極材料的制備及應用

有效

• 申請號: 202110407041.2
• 申請日: 2021-04-15
• 公開（公告）號: CN113223871B
• 公開（公告）日: 2023-06-16
• 發明（設計）人: 陳偉;付民;張志豪
• 申請（專利權）人: 山東科技大學
• 主分類號: H01G11/86
• 分類號: H01G11/86;H01G11/30;H01G11/32;H01G11/46
• 代理公司: 濟南圣達知識產權代理有限公司 37221
• 代理人: 王志坤

本發明屬于儲能材料領域，具體涉及一種以泡沫鎳片為基底的NiO/C復合電極材料的制備及應用。在泡沫鎳片上制備NiO/C復合材料，通過先氧化再包覆碳化的方法使得NiO/C復合材料原位負載在泡沫鎳片上，相比于顆粒狀過渡金屬氧化物包覆活性材料，本發明制備得到的在泡沫鎳片上的NiO和C結合更加緊密，而且以泡沫鎳片為基底的NiO/C復合材料可直接用作電極材料，無需額外涂敷操作。

技術領域

本發明屬于儲能材料領域，具體涉及一種以泡沫鎳片為基底的NiO/C復合電極材料的制備及應用。

背景技術

公開該背景技術部分的信息僅僅旨在增加對本發明的總體背景的理解，而不必然被視為承認或以任何形式暗示該信息構成已經成為本領域一般技術人員所公知的現有技術。

能源消耗日益加劇，隨之而來的是化石燃料的大量消耗、氣候的變化和環境的破壞。為了解決這一系列問題，發展高效、清潔、可持續的新型能源迫在眉睫，相關的能量轉換和存儲技術也成為關注的重點之一。超級電容器作為一種與傳統電容器和電池不同的新型儲能裝置，它以高功率、長壽命周期、極快的充放電速度等優點引起廣大科研人員的關注，目前已成為最重要的儲能器件之一。雖然超級電容器能夠表現出較高的電容性能，但其能量密度低是一個主要缺點。因此，迫切需要制備具有高能量密度和功率密度的超級電容器。

雖然過渡金屬(如：Mn、Fe、Co和Ni等)由于其氧化物的層狀結構和多樣的氧化態，已被廣泛地應用于各種儲能器件領域。但是過渡金屬氧化物作為電極材料時主要存在循環穩定性差和導電性差的問題。

發明人研究發現一些現有技術通過在過渡金屬氧化物表面包覆活性物質用以改善過渡金屬氧化物作為電極材料的缺點，但是僅限于納米級顆粒的表面包覆，在使用時需要將改性顆粒涂敷在其他電極片上進行使用，存在剝落的風險。此外，一些現有技術通過使用前驅體煅燒制備活性物質包覆的過渡金屬氧化物，但是其尺寸仍是納米級顆粒，因此當涂敷在電極片上時，仍存在剝落、循環性能差的問題。

發明內容

為了解決現有技術在過渡金屬氧化物納米級顆粒表面包覆活性物質存在的剝落、循環性能差的問題，本發明提出一種以泡沫鎳片為基底的NiO/C復合電極材料的制備及應用，在泡沫鎳片上制備NiO/C復合材料，通過先氧化再包覆碳化的方法使得NiO/C復合材料原位負載在泡沫鎳片上，相比于顆粒狀過渡金屬氧化物包覆活性材料，本發明制備得到的在泡沫鎳片上的NiO和C結合更加緊密，而且以泡沫鎳片為基底的NiO/C復合材料可直接用作電極材料，無需額外涂敷操作。

具體地，本發明是通過如下所述的技術方案實現的：

本發明第一方面，提供一種以泡沫鎳片為基底的NiO/C復合材料的制備方法，包括：將泡沫鎳片進行煅燒，包覆聚多巴胺(PDA)，碳化即得。

本發明第二方面，提供一種以泡沫鎳片為基底的NiO/C復合材料的制備方法制備得到的以泡沫鎳片為基底的NiO/C復合材料。

本發明第三方面，提供一種以泡沫鎳片為基底的NiO/C復合材料在制備電極材料中的應用。

本發明一個或多個實施例具有以下有益效果：

1)現有技術通常采用在顆粒狀過渡金屬氧化物表面包覆活性材料，活性材料與過渡金屬氧化物結合效果差，本發明通過選用合適的煅燒、碳化溫度、時間，使得，在泡沫鎳片的支撐作用下，NiO和活性材料結合更加緊密。而且以泡沫鎳片為基底的NiO/C復合材料可直接用作電極材料，無需額外涂敷操作。將聚合物碳化之后的碳材料和具有贗電容的過渡金屬氧化物有機結合，克服了單一碳材料或過渡金屬氧化物電容性能差的缺點。

2)由于本發明在泡沫鎳片原位生成NiO，NiO表面包覆活性材料，對于NiO而言，在泡沫鎳片的支撐以及活性材料的包覆作用下，上下面受力平衡，而且NiO和活性材料都呈平面分布，兩相結合更加緊密，解決了單一顆粒表面包覆活性材料受力不均勻以及結合效果差的問題。